All in Net改变世界的云计算

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  个人电脑的性能越来越强大;存储空间开始以TB计算;主机里安装着各种各样的系统和应用软件,个人电脑的未来就是如此发展下去吗?或许并不是这样,当你有一天使用着性能并不算强大的设备,连接到网络,不用安装软件,甚至不用大容量的存储空间,就能实现各种应用,还可以存储大量的数据,或许你就不会怀念曾经性能强大的主机了。下面就让我们一起来了解这个或将在未来带给我们以上体验的概念——云计算。
  
  “早晨起床,我们拿出微波炉中热好的面包和牛奶,打开数字电视收看早间新闻节目。吃完早餐后出门,在地铁站用手机看新闻收发邮件,或者听音乐放松一下。到达公司后,打开电脑开始一天的工作。”虽然我们每天都重复着以上的场景,但却很少有人注意到在它们背后所需要的计算能力。无论是数字电视、微波炉,还是手机、MP3播放器、电脑,今天我们身边几乎所有的电器都拥有计算能力。计算已经逐步变成围绕在我们身边的“空气”——我们看不见摸不着,却每天享受它们带来的便利。
  然而,当我们手机待机或是电脑没有全速运行的时候,这些运算能力就被白白浪费掉了,而为所有设备配上并不持续使用的计算芯片,也不符合成本效益。于是许多厂商希望能设计出一种架构,把各种剩余的“计算”能力收集起来统一调用,并把更多偶尔需要计算的设备连入网络中远程执行计算,这样不仅可以杜绝各种数据同步的麻烦,还可以让每个人能使用的运算能力大幅加强。在经历了分布式计算、网格计算的小试牛刀后,云计算浮出水面。
  
  从空气到云,计算再进一步
  
  要了解什么是云计算,我们还得先从云计算的前辈分布式计算和网格计算说起。早在许多年前,一个被称作SETI@Home的分布式计算项目走进了公众的视野。所谓SETI是Search for Extra-Terrestrial Intelligence(搜寻外星智能)的缩写。该项目试图通过分析Arecibo射电望远镜采集的无线电信号,搜寻能够证实外星智能生物存在的证据。然而,射电望远镜每天收集到的数据以TB计算,即便是用当时的超级计算机来处理也会不堪重负。在这样的情况下,美国加州大学伯克利分校的空间科学实验室开始尝试分布式计算的方法。于是SETI@Home应运而生。
  SETI@home通常在屏幕保护模式或后台模式下运行,它利用多余的处理器资源来分析射电望远镜采集的无线电信号,因此不会影响用户正常使用计算机。SETI@home项目自1999年5月17日开始至2004年5月,已积累近200万年的CPU运行时间,进行了近51021次浮点运算,处理了超过13亿个数据单元。在SETI@Home大获成功以后,Folding@Home等分布式计算项目纷纷出现,由于可以支持GPU和PS3等游戏机,Folding@Home项目所能支配的运算能力,已经大大超越当今最快的超级电脑IBM Roadrunner的水平。
  如果说分布式计算只是个人为某个项目贡献自己的处理能力的话,那么网格计算则将这种恐怖聚合的运算能力释放给了用户。在2004年以IBM和Sun为首的企业开始大力宣扬网格计算的威力,它们都拿出了各自的网格计算客户端,企业只需要为旗下的台式机安装这些客户端程序,就能像SETI@Home那样把空闲的运算资源收集起来,用于企业所需要的各种复杂计算。与此同时,许多需要单独安装的客户端程序,也通过网格计算实现了远程运行,让企业用户头痛的数据安全性和数据可靠性问题也因此获得了显著改善。虽然网格计算在众多企业级应用程序公司的力推下变得炙手可热,但由于整个业界特别是微软在这方面的热情不高,加上企业部署网格计算后除了会遇到大量技术障碍,它在性能和表现上也远不如预期,所以在过去几年间网格计算始终处于雷声大雨点小的状态,无法实现完全的商业化。
  从分布式计算到网格计算一路走来,我们不难发现这些科学概念在许多时候都是各自为阵。几乎所有公司对这些概念都有不同的理解,要让它们之间相互兼容并不容易。然而随着我们数字生活的去中心化,笔记本电脑、智能手机甚至是电视机顶盒开始逐步“分担”PC在家庭和办公室中的计算任务,但它们之中某些产品的性能赶不上PC,那要如何让它们也实现与PC相同的计算能力呢?这时就需要云计算登场了。
  那什么是云计算?别急,我们先来看看国外媒体是如何评价、定义它的。《PC WORLD》将云计算和always-On设备评为“25年来最具影响力的10大IT技术组合”;InfoWorld网站列出了云计算的几大形式,包括实用计算、网络服务、平台即服务等……而云和计算又有什么关系?事实上许多人听到云计算这个词的时候,首先就会被这个奇怪的名词弄晕。事实上,“云”是来自于所有网络架构图中都把互联网画成一团云的习惯,而云计算则有着计算弥漫性、无所不在的分布性和社会性等特质。
  和分布式计算、网格计算没有典型意义的中心不同,云计算需要一个巨大的计算中心来为用户提供服务。我们日常使用的Google搜索,实际上就是由Google无数配置不一的服务器所构成,这些服务器并非我们想象的那样拥有媲美超级计算机的配置,而是将不同的计算机,老如Pentium Ⅲ,新如Xeon服务器的计算和存储能力全都聚合在一起为用户提供服务。
  除了我们每天使用的搜索引擎离不开云计算之外,近几年时髦的SaaS(Software as a Service,软件即服务)也需要云计算提供有力的支持。什么是SaaS?其实SaaS就是一种通过Internet提供软件的模式,用户不用再购买软件,而改为向软件提供商租用基于Web的软件来管理企业经营活动,且无需对软件进行维护,服务提供商会全权管理和维护软件。这种概念听上去和云计算一样悬乎,但实际上我们用到的Google Doc、微软的Office Online都是著名的SaaS应用实例。
  
  云计算,如何实现?
  
  既然云计算在概念上如此先进且让人对它充满期待,那它到底是如何实现的呢?有人根据业界共识提出了“云计算规范”的概念,列出了云计算的九大特性:虚拟层网络稳定性;创建、删除、克隆实例的API;应用层的互操作性;状态层的互操作性;应用服务;自治的伸缩性;硬件级的负载均衡;存储即为服务;超级用户权限。
  云计算就像它的名字那样,极为柔软且富有弹性。在处理器层面,采用分布式计算的理论将庞大的程序拆分成细小的单元并分配给各个系统进行处理,由于每个单元本身颗粒度很细,所以绝大部分普通CPU都能胜任。而在存储方面,通过RAID磁盘阵列技术以及各种存储虚拟化技术将分散在各个硬盘上的空间收集起来,并且实现冗余。通过这两项技术,加上类似于互联网的连接架构,云计算中心不再会有主服务器、客服务器的区别,取而代之的是一部巨大的虚拟超级电脑。 对于网络管理员来说,这部虚拟超级电脑就是云计算的核心所在。而在需要的时候,它的存储能力和运算能力还可以随时且无限扩充。
  对于用户来说,云计算完全不用像网格计算那样要求它们自己的服务器,也不需要规定必须使用的操作系统类型,甚至设备类型。当今绝大部分云计算应用都可以通过Web浏览器完成——这意味着从手机到笔记本电脑,从高清电视到电脑都能完全获得云计算的运算能力,而不必像之前那样为每个平台开发一套专门的客户端程序。
  
  云计算能做什么?
  
  归纳一下,云计算究竟能为普通用户带来什么呢?首先,云计算提供了可靠的数据存储中心,用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。很多人觉得数据只有保存在自己看得见、摸得着的电脑里才最安全,其实不然。你的电脑可能会因为自己的不小心而被损坏,或者被病毒攻击,导致硬盘上的数据无法恢复。如果此时你的数据是存放在网络服务器上,就不用担心数据丢失或损坏了。因为在“云”的另一端,有专业的团队来帮助用户管理信息。云数据中心也有一整套方法来避免数据的丢失。更有意思的是,你的电脑只要有个浏览器或者客户端程序,就能访问你所保存的一切资源,即便你的电脑已经满是病毒,或者经常死机,也不会对你的数据造成威胁,极大地降低了普通用户使用电脑时的维护成本。
  云计算的另一个重要优点,在于跨设备跨平台的数据同步。过去我们要实现电子邮件、联系人列表在手机、PDA、笔记本电脑之间的同步,往往需要安装各种各样的同步软件,并且花费不少时间进行维护。如果上述所有设备都采用云计算服务,那它们将可以共享同一套数据和文档,只要你进行过修改,那所有设备上的数据都将自动刷新。完全不需要“同步”这种落后的操作,因为所有数据的来源都在云端。
  云计算不仅能消灭数据同步的难题,还解决了数据共享的问题。云计算为使用网络提供了几乎无限多的可能,为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间,也为各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。当你驾车出游的时候,只要用手机连入网络,就可以直接看到自己所在地区的卫星地图和实时交通状况;可以快速查询自己预设的行车路线;可以请网络上的好友推荐附近最好的景区和餐馆;可以快速预订目的地的宾馆;还可以把自己刚刚拍摄的照片或视频分享给远方的亲友。更重要的是,所有的这些操作只需用户按几个按钮,剩下的全都由云计算数据中心代为完成。
  
  有关云计算的疑问
  
  云计算是否完美无缺了?当然不是,至少现在看来,还有一些疑问围绕在云计算的周围。首先,企业用户如果使用云计算服务,那么其原有的数据中心应该如何处理?如果保留,那么云计算能够与它很好地协作完成计算任务吗?如果放弃,对于很多大型企业来说是不现实的。其次,用户能否随时随地以任何方式使用云计算服务?就目前的网络带宽恐怕还不能支持方便地远程访问计算资源。而用户所需要的计算往往是实时的,访问云计算会不会成为企业业务的瓶颈?另外,如果用户采用的云计算服务是由很多服务商提供,那么,这些服务之间会不会存在互联互通的问题?用户会不会因此而不能同合作伙伴很好地协同工作?用户信息的安全性能否有保障?当然,目前的云计算应用才刚刚起步,在未来一段时间内,云计算将如何发展?恐怕只有时间才能给我们答案。
  
  云计算的推进步伐
  
  让我们暂时抛开云计算还存在的这样或那样的问题,一起来看看在身边到底有哪些云计算正在为我们服务,又有哪些企业正在开发新的云计算应用。首个实现商业化云计算的是亚马逊。亚马逊的云名为Amazon Web Services(亚马逊网络服务),它主要由4块核心服务组成:SimpleStorage Service(简单的存储服务),用于提供无限量的文档、照片、视频和其它数据的存储。Elastic Compute Cloud(弹性计算云)则是选择服务器配置来按需付费的计算机处理服务。至于Simple QueuingService(简单排列服务)以及目前尚处在测试阶段的SimpleDB则为企业提供排列轮询和数据库服务——从存储到计算,亚马逊的云几乎覆盖了企业和个人日常所需的一切IT服务。
  作为最大的在线零售商,亚马逊的云计算服务也是公开定价的,比如每个月每10亿字节的S3存储服务收费15美分,弹性计算云服务器容量根据配置的不同每小时收费10到80美分不等。无论是个人还是大型企业,只要是使用亚马逊网络服务的研发人员都可以在亚马逊的基础架构上进行应用软件的研发和交付,而无需配置软件和服务器。目前已有超过37万人次的研发人员正在使用亚马逊网络服务。
  虽然被亚马逊抢去了头彩,但Google的云计算服务也毫不逊色。如今他们以应用托管、企业搜索及其它更多形式向企业开放它们的云。2008年4月,Google推出了Google App Engine(Google应用软件引擎),这是一种让研发人员以Python为基础编译应用程序并免费获取高达500MB存储空间,还能使用Google基础架构来托管的服务。对最终用户而言,Google Apps就是以网络为基础的文档、电子数据表和其它生产型应用软件。而最近Google又在云计算战略中迈出了重要一步,发布了Chrome浏览器。Google通过Chrome将原有服务器端的工作转移到客户端来实现,将用户的电脑加入到“云”中,在实现计算能力大幅度提高的同时也把用户引向SaaS模式。不仅如此,Chrome的目标是让用户在未来的应用中更多地建构在浏览器的基础上,从而替代操作系统的角色,成为网络操作系统。这无疑将极大地挑战微软的地位。
  面对Google等后起之秀的不断挑战,微软当然不会坐以待毙。微软除了为企业用户提供Exchange Online、Dynamics CRM Online协同工作平台和SharePoint Online、Office Communications Online在线服务平台外,还通过Xbox Live、Windows Live向普通消费者延伸。其中Exchange Online等企业应用使用租借的形式销售,每个用户收取5000美元的租金。而Windows Live和Xbox Live等服务则绝大部分免费。为了应对云计算的趋势,微软更是斥资开发了Live Mesh服务——通过这个服务你可以把你想要的信息完全同步。至于蓝色巨人IBM,在去年推出了它的蓝云(BlueCloud)计划。用IBM的话说,这组产品将让企业的数据中心“通过分布式的全球资源接入网络,让计算在因特网上操作”。蓝云包括虚拟化Linux服务器、并行工作负载日程安排和IBM的Tivoli管理软件。
  IBM在第一阶段的目标是用IBM的Power处理器来配置x86服务器和系统,第二阶段IBM将在System z大型机上运行虚拟机。另外,IBM公司首个商业云计算数据中心也落户无锡市。这个云计算数据中心将为芯片制造公司提供虚拟化计算资源。而IBM公司云计算的优势就在于它在创建、支持和运行大规模计算系统方面的专业经验。
  
  结语
  
  无论是亚马逊、IBM还是微软,在这场云计算的浪潮中,几乎所有的厂商都参与其中。虽然现在看来,厂商们发展云计算的计划更多还集中在企业级的应用上,但不用担心,普通消费者一样会成为云计算发展的最终受益者。我们无法估计未来云计算还会派生出什么样的应用,但有一点我们可以肯定的是,在云计算时代,我们再也不需要承担上千元一套的软件,也无需担心硬盘损坏带来的数据丢失——因为你的一切数字生活都在云端完成。
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